[實用新型]含瓦斯煤巖細觀剪切試驗裝置

無效

• 申請號: 201020531288.2
• 申請日: 2010-09-16
• 公開（公告）號: CN201765159U
• 公開（公告）日: 2011-03-16
• 發明（設計）人: 許江;尹光志;王維忠;彭守建;楊紅偉;汪金能;陸麗豐;王雷;劉東;張丹丹
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01N3/24
• 分類號: G01N3/24;G01N3/04;G01N3/02
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所 50211
• 代理人: 郭云

技術領域

本實用新型涉及一種剪切試驗裝置，尤其是涉及一種能夠進行不同應力、不同瓦斯壓力狀態下的含瓦斯煤巖剪切破壞過程試驗的含瓦斯煤巖細觀剪切試驗裝置。

背景技術

煤與瓦斯突出是煤礦生產中遇到的一種極其復雜的礦井瓦斯動力現象。近年來，煤與瓦斯突出事故頻發，嚴重威脅著我國煤礦的安全生產。如何認識煤與瓦斯突出機理及依此提出相應的預測預防措施，提高我國煤礦生產的安全程度，是擺在煤炭行業科研工作者面前的一個亟待解決的科學難題。從綜合作用假說的觀點來看，煤與瓦斯突出實質上是應力、瓦斯耦合作用下煤體產生剪切破壞所形成的一種災害現象。因此，開展應力、瓦斯耦合作用下煤體的剪切力學特性研究，特別是從細觀的角度，對煤巖剪切破壞過程中裂紋的產生、擴展直至斷裂的動態過程進行研究，可為煤與瓦斯突出相關現象給予更為科學的解釋，對更深層次地揭示煤與瓦斯突出機理及更科學合理地提出預測預防措施具有重要的理論價值和工程指導意義。

目前，為了研究巖土體的強度特性，一些學者和科研單位進行了不懈的努力，研制出了形式各異的抗剪強度試驗儀器。河海大學研制了大型單、直剪儀，用于測定粗粒料上體的抗剪強度，以及不同材料的接觸面特性等方面的試驗研

究。該儀器采用板式框架結構，造型美觀，受力條件好；法向荷載及切向推力均用荷載傳感器(電子測力計)測定，垂直及水平位移測量采用光柵位移傳感器；系統所有液壓及電氣操作控制閥門、開關均集中安放于控制屏上，方便操作；設備配套有計算機自動數據采集處理系統，完成荷載、位移的采集存儲，和水平推力的自動控制。此外，該設備還配套有直剪剪盒，可以進行直剪試驗。成都理工大學研制了一種巖石直剪試驗機，試驗主機包括四立柱垂直荷載加載機架和四拉桿水平荷載加載機架、加載油缸、滾軸排系統與滾珠系統、剪切組件、球頭與球座及荷載傳感器等部件，液壓穩壓器與水平加載油缸之間連接一精密調速閥，測量系統由計算機進行數據采集處理，具有巖石直剪試驗和直剪流變試驗兩大功能。中國科學院巖土力學重點實驗室研制了現場室內兩用大型直剪儀，可用于現場和室內試驗。長江科學研究院土工研究所的室內DHJ60型疊環式剪切試驗機，試樣是尺寸為600?mm×600?mm×600?mm的立方體，該種直剪儀的最大特點是消除了常規直剪儀中剪切面單一的缺點，使試樣有可能沿最弱的剪切面發生破壞。四川大學水利水電學院研制了一臺大型粗粒土直剪試驗機，采用齒輪齒條機構來固定剪切面中心的位置，同時運用線性比列調壓技術使正應力恒定，解決了剪切面中心位置偏移，剪切面上正應力分布不均的問題。

在巖土類材料的細觀實驗系統方面，中國科學院寒區旱區環境與工程研究所研制的巖土力學專用加載設備與X射線CT機配套，可以完成單軸、假三軸、周期載荷、高溫和負溫下的CT檢測試驗。中國礦業大學研制了SEM高溫疲勞試驗系統，可進行金屬、非金屬材料在靜、動態加載時微細觀結構變化和缺陷演化的實時觀測。中國科學院武漢巖土力學研究所研制了巖石細觀力學加載儀，利用光學體視顯微鏡觀察單軸加載過程中巖樣的4個平面變形破壞的全過程，此外還研制了應力–水流–化學耦合的巖石單軸、三軸壓縮細觀力學試驗裝置，該裝置為開展多物理場耦合的試驗研究提供了新的思路。然而針對含瓦斯煤巖的細觀裝置卻比較少見，何學秋等研制了一種含瓦斯煤變形及破裂動態顯微觀測系統，其加載裝置為設置有觀測窗口的圓柱形壓力缸，用5?mm浮法玻璃做窗口材料，將圓柱形煤巖試件的一側磨成平面寬度約為10～15?mm的平面，作為觀測平面，觀測系統采用長距離高倍顯微鏡，可以進行左右擺動。